FDTD仿真的案例
28，FDTD仿真渦旋光的傳播 ￥1000
fdtd內(nèi)置有平面光，高斯光，模式光，全場散射光，這些足夠滿足大部分情況。但是在一些特殊情況中，需要在fdtd中自定義光源，比如，在fdtd中入射一個渦旋光，徑向/角向偏振光等等，這個時候就需要編寫一些代碼將光源導(dǎo)入到FDTD中。
下面是我簡簡單單在FDTD中仿真的一個渦旋光的傳播。
渦旋光沿z軸向上傳播，兩側(cè)的4個動圖是不同z值時的XY面的光強(qiáng)分布，可以看到xy面上好像是一個厄密特光不停的旋轉(zhuǎn)，與一般印象中的”甜甜圈“狀渦旋光相去甚遠(yuǎn)。這是因?yàn)檫@是時域中的結(jié)果，如果用監(jiān)視器轉(zhuǎn)變?yōu)轭l域中的結(jié)果那么就像下圖
看一下yz面的頻域結(jié)果，也是明顯的空心狀
最后，檢測一下相位，是非常典型的”渦旋“
這里只展示渦旋光，至于其他光源的仿真暫時懶得仿了。如果你有其他特殊光源想在FDTD中入射仿真，先自己多多嘗試，實(shí)在不會可以找我代做，根據(jù)難度定價，一般難度1000元。下面是付費(fèi)內(nèi)容，FDTD入射渦旋光。
展開 Lumerical FDTD 仿真入門線上培訓(xùn)
本課程是為光學(xué)工程師與光學(xué)科研人員所設(shè)計，涵蓋以下內(nèi)容：
· 核心光學(xué)原理介紹
· 熟悉 Lumerical FDTD 用戶界面
· 學(xué)會 FDTD 仿真流程
· 了解掃描、優(yōu)化等 Lumerical 特色功能
· 學(xué)會基礎(chǔ)的腳本編寫與使用
· 了解 Lumerical FDTD 各種細(xì)節(jié)設(shè)置與相應(yīng)的物理含義
課前須知
a.需提前安裝好 Lumerical軟件;
b.提前了解一些基礎(chǔ)的波動光學(xué)和物理光學(xué)知識(光的偏振、衍射、麥克斯韋方程組等);
c.需要有一定的代碼基礎(chǔ)(最好是matlab)。
培訓(xùn)大綱
培訓(xùn)信息
主辦單位：武漢宇熠科技有限公司
主題：Ansys Lumerical FDTD 仿真入門
形式：線上培訓(xùn)
時間：2023年8月23日-24日(9:00-17:00)
費(fèi)用：1980元/人
· 三人及以上組團(tuán)報名可享受八折優(yōu)惠；
· 費(fèi)用含培訓(xùn)、教材、發(fā)票和證書，其他費(fèi)用自理；
· 發(fā)票統(tǒng)一開“培訓(xùn)服務(wù)費(fèi)”。
報名方式：掃碼報名
展開 案例分享 | Lumotive使用Ansys Lumerical FDTD完成LCM仿真
這種靈活性對Lumotive很有吸引力，因?yàn)樗麄冎挥性谘邪l(fā)周期的特定時間段內(nèi)需要使用大量計算資源，再加上Lumerical FDTD本身具有較高的靈活性，通過設(shè)置，允許用戶同時調(diào)用多臺服務(wù)器運(yùn)行大規(guī)模的并行仿真，可極大加快仿真速度，同樣的成本也允許用戶在一臺服務(wù)器上通過運(yùn)行更長時間來實(shí)現(xiàn)。
高性能Ansys Lumerical FDTD可與EC2實(shí)現(xiàn)無縫協(xié)作，幾分鐘即可啟動運(yùn)算。啟動一個典型的FDTD仿真例子僅需簡單的幾個步驟，比如先創(chuàng)建虛擬私有云，再完成安全設(shè)置與許可證授權(quán)，最后定義一個啟動模板；另一個性價比高的解決方案是可以在沒有圖形界面的Amazon Linux上運(yùn)行Ansys Lumerical FDTD engine，只需要把預(yù)備仿真文件存儲在S3中，可省去在云端來回的傳輸成本。因此，除了完整的Lumerical FDTD外，Lumerical提供的一種更靈活的“云計算授權(quán)包”（Cloud pack licenses）選項(xiàng)以方便云計算用戶，幫助用戶實(shí)現(xiàn)在關(guān)鍵設(shè)計周期降低成本且實(shí)現(xiàn)大規(guī)模計算的目標(biāo)。
通過借助Lumerical HPC解決方案，Lumotive快速通過AWS平臺實(shí)現(xiàn)了仿真設(shè)計目標(biāo)。Lumerical FDTD允許用戶將一項(xiàng)大型仿真任務(wù)采用分布式的方式，同時調(diào)用多個計算機(jī)核進(jìn)行仿真，可達(dá)到極高的并行運(yùn)算水平。這種快速擴(kuò)展使Lumotive能夠?qū)⑵湓O(shè)計時間縮短2-3個數(shù)量級，又完全不會降低其準(zhǔn)確性，經(jīng)過對比，此前在其工作站上運(yùn)行仿真要耗費(fèi)數(shù)小時，后來僅需幾分鐘就能完成。
此外，除了工作流程的改進(jìn)和仿真性能的優(yōu)化外，Lumerical Python API對于Lumotive后續(xù)多項(xiàng)獨(dú)立工藝參數(shù)及約束的設(shè)計優(yōu)化目標(biāo)也起到關(guān)鍵作用。
展開 Lumerical 次波長數(shù)據(jù)模型與幾何光學(xué)聯(lián)合仿真
執(zhí)行LSWM流程之前，需把FDTD仿真的必須設(shè)定先設(shè)定好，比如正確設(shè)定邊界條件和模擬時間等。使用函數(shù)部分，與RCWA工作流程不同，此流程有獨(dú)立的功能來執(zhí)行FDTD仿真（“RunFDTDGratingSimulations”）與將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為正確的格式（“LoadFDTDGratingSimulations”）。這兩個函數(shù)都可以在“GratingExport_FDTD_functions.lsf”檔案中找到。“LoadFDTDGratingSimulations”函式返回與“RCWAGratingSimulations”格式相同格式的數(shù)據(jù)，因此工作流程的其余部分與RCWA相同：結(jié)構(gòu)中的數(shù)據(jù)以JSON格式儲存（“WriteGratingData”），也可以進(jìn)行驗(yàn)證（“validateWithLegacySupport”）和可視化（“ReadGratingData”）。
FDTD方法工作流程范例說明
有關(guān)使用這些函式執(zhí)行FDTD模擬的示例腳本，請參閱“GratingExport_FDTD_RCWA_workflow.lsf”。
如RCWA驗(yàn)證條件，初步使用垂直表面的入射光和25個波長執(zhí)行GratingExport_FDTD_RCWA_workflow.lsf，以快速比較FDTD和RCWA結(jié)果。
展開 
Ansys Lumerical 2025 R1的新功能
對于24GB超透鏡仿真模型，使用2個GPU的FDTD仿真速度快2.0倍，使用4個GPU的FDTD仿真速度快4.0倍，使用6個GPU的FDTD仿真速度快6.0倍，使用8個GPU的FDTD模擬速度快8.0倍。</li></ul><p><br></p><p><img src="https://img.jishulink.com/202604/imgs/1e751abf4b6841a2af94068276a0dada"></p><p><strong>Ansys Lumerical FDTD中的FDTD GPU仿真兼容的新功能</strong></p><p>FDTD求解器現(xiàn)在支持使用PEC和色散材料的GPU模擬，以及偶極子和ZBF導(dǎo)入源。</p><ul><li><strong>色散材料</strong>：可精確仿真CMOS圖像傳感器、OLED結(jié)構(gòu)和幾乎所有的光子仿真。不再需要GPU快速模式選項(xiàng)。</li></ul><p><br></p><p><img src="https://img.jishulink.com/202604/imgs/f3951230339440d3960f16638a7e2d34"></p><ul><li><strong>完美電導(dǎo)體(PEC)材料</strong>：適用于2D孔徑、通孔和其他金屬觸點(diǎn)。</li></ul><p><br></p><p><img src="https://img.jishulink.com/202604/imgs/da6b1d4494604f42b53cdaf2160f7e45"></p><ul><li class="ql-align-justify"><strong>偶極子源</strong>：具有全向輻射模式的點(diǎn)源，通常用于模擬點(diǎn)源輻射器，如熒光分子。
展開 FDTD 超材料專題教程 —— 根據(jù)已發(fā)表的研究講解FDTD仿真
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課 程 大 綱
Ansys 2026 R1 | Ansys Lumerical功能更新
Ansys Lumerical 2026 R1 三大核心功能
OptoCompiler&Lumerical
協(xié)同工作流
功能描述：
Synopsys OptoCompiler與Lumerical FDTD、MODE及Multiphysics之間的直接橋接
Lumerical INTERCONNECT求解器集成至Synopsys OptoCompiler
利用CML Compiler為PrimeSim生成光子VA模型
解決的問題：通光子器件設(shè)計
行業(yè)：電信、半導(dǎo)體、高科技
Synopsys/Ansys產(chǎn)品工作流：
Synopsys OptoCompiler，Lumerical FDTD，Lumerical MODE，Lumerical Multiphysics，Lumerical INTERCONNECT and Lumerical CML Compiler
目標(biāo)受眾：光電系統(tǒng)設(shè)計師、光子集成電路設(shè)計師、器件設(shè)計師
Sentaurus TCAD-Lumerical FDTD
工作流
功能描述：將TCAD中的精確結(jié)構(gòu)導(dǎo)入Lumerical FDTD，運(yùn)行光學(xué)仿真，隨后將FDTD結(jié)果導(dǎo)出至SDevice，用于CMOS圖像傳感器設(shè)計。
解決的問題：考慮刻蝕偏差及厚度變異性的幾何形狀一致性傳播，應(yīng)用于光學(xué)FDTD仿真及電-熱-光耦合。
展開 基于Lumerical FDTD Solutions 2020計算WO3/W薄膜的反射率
光源尺寸大于FDTD尺寸（如果沒有大于會在仿真時自動拓展），光源放置在結(jié)構(gòu)上方，具體可以對比結(jié)構(gòu)尺寸和光源尺寸查看。
隨后設(shè)置入射光波長范圍，這里設(shè)置成0.4~0.9。
6. 監(jiān)視器設(shè)置
主要設(shè)置反射率監(jiān)視器。
監(jiān)視器類型選擇Frequency-domain field and power。
監(jiān)視器選擇Z-normal，XY平面尺寸大于FDTD尺寸，大了無所謂，超出的部分不會記錄數(shù)據(jù)，主要是設(shè)置Z方向的位置。反射率監(jiān)視器在光源和FDTD上邊界中間。
在General選項(xiàng)中，點(diǎn)擊Set global monitor settings，
Frequency points數(shù)量設(shè)置為50，這個數(shù)值越大，譜線越光滑。
7. 檢查運(yùn)行內(nèi)存
點(diǎn)擊Check，選擇Check simulation and memory requirements，
保證mesh和running
simulation不超過電腦內(nèi)存大小，否則無法計算，需要降低精度才能計算。
8. 運(yùn)行
上一步檢查沒有問題的話，點(diǎn)擊Check旁邊的Run，運(yùn)行即可，等待運(yùn)行結(jié)束。
一般會提前結(jié)束，提前結(jié)束的條件是Autoshutoff的數(shù)值滿足FDTD中設(shè)置的停止條件。
9. 結(jié)果分析
右鍵點(diǎn)擊R，可以查看該監(jiān)視器平面的電場磁場等信息，選擇T，查看反射率信息。
反射率曲線如下圖所示
另外，FDTD仿真得到的計算結(jié)果，也可以導(dǎo)入Matlab中進(jìn)行進(jìn)一步的數(shù)據(jù)處理。
展開 客戶案例 | Ansys與臺積電和微軟合作加速光子仿真
兩家公司共同通過Microsoft Azure NC A100v4系列虛擬機(jī)，將Ansys Lumerical FDTD光子仿真的速度提升了10倍以上，該虛擬機(jī)由基于Azure AI基礎(chǔ)架構(gòu)運(yùn)行的NVIDIA加速計算提供支持。PIC是各個行業(yè)應(yīng)用不可或缺的重要組成部分，其應(yīng)用涵蓋數(shù)據(jù)通信、生物醫(yī)學(xué)工具、汽車激光雷達(dá)系統(tǒng)、人工智能等領(lǐng)域。</span></p><p class="ql-align-justify"><span style="color: rgb(63, 63, 63);">硅PIC是一種能夠使數(shù)據(jù)傳輸?shù)酶h(yuǎn)更快的光通信類型，對于超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用至關(guān)重要。光子電路和電子電路的集成是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，需要精確的多物理場設(shè)計和制造技術(shù)。一個微小的失誤，就可能導(dǎo)致芯片內(nèi)部產(chǎn)生連續(xù)性挑戰(zhàn)，從而可能致使成本增加和項(xiàng)目延期達(dá)數(shù)月。</span></p><p class="ql-align-justify"><span style="color: rgb(63, 63, 63);">為了應(yīng)對挑戰(zhàn)并充分發(fā)揮硅PIC的超帶寬功能，Ansys與臺積電展開合作，使用搭載了NVIDIA GPU的高效Azure虛擬機(jī)來加速Lumerical FDTD仿真。Azure NC A100v4虛擬機(jī)可在執(zhí)行仿真時，確定成本與性能相互平衡的最佳資源。此次合作的總體成果是，實(shí)現(xiàn)了無縫部署、通過圖形界面訪問和擴(kuò)展分布式仿真，以及在云環(huán)境中對大型數(shù)據(jù)集進(jìn)行后處理。為了實(shí)現(xiàn)一致的端到端數(shù)字工程工作流程，Azure Virtual Desktop通過提供與本地桌面應(yīng)用程序相同的用戶體驗(yàn)，達(dá)成了向云端的無縫過渡。
展開 Lumerical案例 | 近紅外鈣鈦礦發(fā)光二極管光提取效率優(yōu)化
優(yōu)化策略與仿真方法
2.1層厚度優(yōu)化與吸收調(diào)控的協(xié)同策略
針對光提取效率受限的問題，研究團(tuán)隊提出了層厚度優(yōu)化與活性層吸收調(diào)控的協(xié)同優(yōu)化策略。該策略基于以下物理機(jī)制：通過精確調(diào)控各功能層的厚度，優(yōu)化器件內(nèi)部的光學(xué)干涉效應(yīng)，抑制波導(dǎo)模式和基底模式的形成；同時，通過降低活性層的消光系數(shù)（虛部折射率），減少光子在活性層內(nèi)的吸收損耗，使更多光子能夠參與出射過程。
具體而言，研究聚焦于α-FAPbI?鈣鈦礦材料作為發(fā)光層（EML），在803nm近紅外波長處開展優(yōu)化。首先通過有限差分時域（FDTD）方法仿真不同層厚度下的光場分布和光提取效率，確定各層的最佳厚度范圍。然后針對活性層的消光系數(shù)進(jìn)行參數(shù)掃描，分析其對吸收損耗和光提取的影響規(guī)律。
2.2FDTD仿真方法與結(jié)構(gòu)設(shè)計
研究采用3D時域有限差分（FDTD）電磁仿真技術(shù)（Ansys Lumerical FDTD模擬套件）作為主要研究工具，該方法能夠精確求解麥克斯韋方程組，捕捉亞波長尺度的電磁場分布，特別適合處理多層薄膜結(jié)構(gòu)中的光干涉和外耦合效率。仿真結(jié)構(gòu)如圖1所示，包含六層材料：金（Au）陽極/三氧化鉬（MoO?）緩沖層/氧化鋅（ZnO）電子傳輸層/甲脒碘基鈣鈦礦（FAPbI?）發(fā)光層/TFB空穴傳輸層/氧化銦錫（ITO）陰極。
圖1結(jié)構(gòu)及材料示意圖
在仿真過程中，研究團(tuán)隊采用了完美匹配層（PML）邊界條件和周期性邊界條件（PBC），以提高計算效率和準(zhǔn)確性。通過掃描周期性模擬區(qū)域的面積，結(jié)果如圖2所示，故確定1μm×1μm為最佳模擬區(qū)域尺寸，此時光提取效率達(dá)到22.38%。同時，針對α-FAPbI?材料的消光系數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)研究，發(fā)現(xiàn)當(dāng)消光系數(shù)從0.09降低至0.004時，光提取效率可從10%提升至22.38%，證實(shí)了降低吸收損耗的有效性。
展開 FDTD 2維仿真程序
fdtd4.rar
fdtd1.rar
fdtd2.rar
fdtd3.rar
matlab.rar
Lumerical案例| 基于漸變折射率透鏡的邊緣耦合器
仿真顯示，5層結(jié)構(gòu)與11層的耦合損耗差異可忽略，如圖2所示。
公式：
圖2三種梯度折射率透鏡的性能比較。（a）折射率分布；（b）電場演化；（c）耦合損耗
（三）互補(bǔ)錐結(jié)構(gòu)：參數(shù)優(yōu)化實(shí)現(xiàn)低損耗轉(zhuǎn)換
互補(bǔ)錐的長度（ ）與Si逆錐尖端寬度（ ）是關(guān)鍵參數(shù)。仿真表明， ≥700μm、 =40nm時可實(shí)現(xiàn)近無損耗轉(zhuǎn)換；即使 縮短至290μm，TE/TM模式損耗仍<0.5dB，如圖3所示。
圖3(a)互補(bǔ)錐形結(jié)構(gòu)的電場演化；（b）yz平面在不同位置的模場分布；（c）互補(bǔ)錐結(jié)構(gòu)長度 Lt 和硅倒錐尖寬度Wtip對耦合損耗的關(guān)系；（d）互補(bǔ)錐形結(jié)構(gòu)內(nèi)TE和TM模式的模場分布
仿真驗(yàn)證：多工具協(xié)同保障設(shè)計可靠性
研究采用Ansys Lumerical軟件，分階段完成仿真優(yōu)化：
1、12D-FDTD仿真：優(yōu)化GRIN透鏡，設(shè)置網(wǎng)格精度50nm×50nm×20nm，邊界為PML，光源為模式光源。結(jié)果顯示，1550nm處TE/TM模式損耗低至0.039dB/0.052dB，焦距72μm時性能最優(yōu)，如圖4所示。
圖4GRIN透鏡焦距Lf與耦合損耗的關(guān)系
2、EME仿真：獨(dú)立優(yōu)化互補(bǔ)錐結(jié)構(gòu)，分析其模式轉(zhuǎn)換效率，分析模場演化，確定 與 的最佳范圍，確保模式平滑轉(zhuǎn)換。
3、3D-FDTD仿真：驗(yàn)證整個邊緣耦合器的性能，確保各部分協(xié)同工作的有效性。1450-1650nm波段內(nèi)，TE/TM模式損耗均<0.3dB，1550nm處分別為0.128dB/0.179dB，寬帶寬特性顯著，如圖5所示。
圖5（a）整個邊緣耦合器的電場演化；（b）邊緣耦合器的耦合損耗譜。
展開 案例分享 | Lumerical助力CompoundTek光柵耦合器面積大幅縮減
采用Photonic Inverse Design設(shè)計使面積縮小20倍的光柵耦合器
結(jié)合Lumerical行業(yè)領(lǐng)先的FDTD納米光子仿真器，Lumerical的光子逆向設(shè)計(PID)流程可被用于對新型光柵耦合器進(jìn)行設(shè)計和優(yōu)化。Lumerical的PID使光子設(shè)計人員能夠快速開發(fā)出性能更佳、面積更小、制造工藝更為穩(wěn)健的優(yōu)化功能。PID幫助光柵耦合器設(shè)計人員實(shí)現(xiàn)可靠的、具有數(shù)百個自由參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計的自動生成，最大限度地提高設(shè)計分辨率。
Lumerical的2020a版中引入了新的功能，加強(qiáng)了對云平臺運(yùn)行FDTD和PID的支持。該版本包含Job checkpointing、支持Amazon Linux、FDTD Burst Packs的在線自動激活等特性。全局優(yōu)化功能等其它顯著的PID特性，讓設(shè)計人員能夠高效探索廣闊的設(shè)計空間，針對工藝和封裝變化開展聯(lián)合優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)健的制造可變性設(shè)計。
在兩周的設(shè)計時間內(nèi)，Lumerical的PID流程在亞馬遜云服務(wù)（AWS）的EC2平臺上成功運(yùn)行，充分的發(fā)揮了其靈活性、成本效益的優(yōu)勢和近乎無限的可擴(kuò)展功能。對于在整個設(shè)計周期中具有可變性的工作負(fù)載，計算資源可以隨時擴(kuò)展，而無需像內(nèi)部平臺那樣預(yù)先支付高昂的IT成本。這在設(shè)計后期尤其具有吸引力，因?yàn)榇藭r需要大幅增強(qiáng)仿真能力，以快速優(yōu)化和驗(yàn)證設(shè)計的多種變量。
對兩種光柵耦合器的原始設(shè)計和新設(shè)計的插入損耗進(jìn)行對比，并采用2D FDTD開展仿真
在AWS EC2上使用Lumerical的PID流程，成功開發(fā)的新型SiPh光柵耦合器，其器件面積比CompoundTek的現(xiàn)有耦合器小20倍，性能預(yù)計也會有所改善。
展開 案例分享 | Lumerical助力CompoundTek光柵耦合器面積大幅縮減
采用Photonic Inverse Design設(shè)計使面積縮小20倍的光柵耦合器
結(jié)合Lumerical行業(yè)領(lǐng)先的FDTD納米光子仿真器，Lumerical的光子逆向設(shè)計(PID)流程可被用于對新型光柵耦合器進(jìn)行設(shè)計和優(yōu)化。Lumerical的PID使光子設(shè)計人員能夠快速開發(fā)出性能更佳、面積更小、制造工藝更為穩(wěn)健的優(yōu)化功能。PID幫助光柵耦合器設(shè)計人員實(shí)現(xiàn)可靠的、具有數(shù)百個自由參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計的自動生成，最大限度地提高設(shè)計分辨率。
Lumerical的2020a版中引入了新的功能，加強(qiáng)了對云平臺運(yùn)行FDTD和PID的支持。該版本包含Job checkpointing、支持Amazon Linux、FDTD Burst Packs的在線自動激活等特性。全局優(yōu)化功能等其它顯著的PID特性，讓設(shè)計人員能夠高效探索廣闊的設(shè)計空間，針對工藝和封裝變化開展聯(lián)合優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)健的制造可變性設(shè)計。
在兩周的設(shè)計時間內(nèi)，Lumerical的PID流程在亞馬遜云服務(wù)（AWS）的EC2平臺上成功運(yùn)行，充分的發(fā)揮了其靈活性、成本效益的優(yōu)勢和近乎無限的可擴(kuò)展功能。對于在整個設(shè)計周期中具有可變性的工作負(fù)載，計算資源可以隨時擴(kuò)展，而無需像內(nèi)部平臺那樣預(yù)先支付高昂的IT成本。這在設(shè)計后期尤其具有吸引力，因?yàn)榇藭r需要大幅增強(qiáng)仿真能力，以快速優(yōu)化和驗(yàn)證設(shè)計的多種變量。
對兩種光柵耦合器的原始設(shè)計和新設(shè)計的插入損耗進(jìn)行對比，并采用2D FDTD開展仿真
在AWS EC2上使用Lumerical的PID流程，成功開發(fā)的新型SiPh光柵耦合器，其器件面積比CompoundTek的現(xiàn)有耦合器小20倍，性能預(yù)計也會有所改善。
展開 基于Lumerical fdtd的異型納米空心球散射光場仿真
基于FDTD腳本驅(qū)動的全流程：微型球體聚合空心球殼nanojet建模、散射光場及散射效率曲線繪制實(shí)踐
焚天神劍
關(guān)鍵詞：FDTD腳本編碼，全流程，異型球體建模，nanojet散射，散射效率曲線
本設(shè)計運(yùn)用FDTD腳本全流程，針對微型球體聚合的空心球殼nanojet展開深入探究。從建模著手，精心調(diào)試各項(xiàng)參數(shù)，成功搭建出精準(zhǔn)且完善的模型，精準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)了空心球殼的結(jié)構(gòu)特征。在散射光場模擬環(huán)節(jié)，其呈現(xiàn)效果與預(yù)期幾近一致，直觀展現(xiàn)出光與納米結(jié)構(gòu)相互作用的細(xì)節(jié)。散射效率曲線繪制結(jié)果表明，不同球殼半徑在各異波長下呈現(xiàn)出穩(wěn)定的差異規(guī)律。此項(xiàng)設(shè)計為納米光學(xué)研究、微納器件制備等領(lǐng)域提供了有力支撐，極具應(yīng)用潛力。
結(jié)構(gòu)設(shè)計
納米球的外形輪廓如下圖左所示，預(yù)計產(chǎn)生的光場散射效果如右圖所示。
圖1 預(yù)期球殼外形以及散射效果
粗糙表面納米二氧化硅空心球，300-2500nm的波長，球殼的直徑200-1000nm，外部小球40nm。對球體進(jìn)行編程建模，形成FDTD的參數(shù)列表以及模糊化處理的編碼。編碼的優(yōu)勢為波長范圍、頻率采樣率、球殼半徑、微球半徑以及材料靈活設(shè)置，一鍵式操作。
圖2 model參數(shù)設(shè)置以及編碼
形成如下結(jié)構(gòu)樹以及規(guī)律排列的球形微球陣列。
圖3 結(jié)構(gòu)樹以及建模效果
掃描設(shè)計
結(jié)構(gòu)掃描個性化編碼，設(shè)置好掃描數(shù)量和范圍，仿真后形成下列仿真好的文件（需要經(jīng)過一些仿真時間）。
圖4 掃描腳本以及生成的仿真結(jié)果
散射光場、效率曲線
首先，基于第二節(jié)的仿真結(jié)果，選取特定球殼半徑以及波長序號，生成光場圖，見下圖效果。
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